Состав для дегазации и дезинфекции закрытых помещений

Состав для дегазации и дезинфекции закрытых помещений

Реферат

Изобретение относится к средствам, применяемым для одновременной дезинфекции и дегазации поверхностей и объемов воздуха в замкнутых пространствах, зараженных отравляющими веществами, патогенными микроорганизмами, вирусами и грибами, и предназначено для использования в различных отраслях народного хозяйства, а также в случаях применения в террористических целях отравляющих веществ, патогенных микроорганизмов, вирусов и грибов, при ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций с ними.

Перечень традиционных химических дезинфицирующих средств, применяемых сегодня, представлен главным образом хлор- и фенолсодержащими соединениями и кислородсодержащими окислителями (перекись водорода, озон, персульфаты, пербораты). Они составляют в настоящее время основную долю в структуре потребления дезинфицирующих средств.

Многолетний опыт применения этих дезинфектантов свидетельствует о существенных недостатках препаратов этого типа: стойкий неприятный запах, канцерогенность, аллергенность, раздражающее действие на органы дыхания, слизистые, кожные покровы. Агрессивность по отношению к обрабатываемому материалу (коррозийность и др.), неблагоприятное воздействие на экосистему. Последнее особенно характерно для традиционных хлорсодержащих дезинфектантов, которые при попадании в окружающую среду взаимодействуют с органическими веществами, образуя стойкие высокотоксичные соединения, в частности полихлорфенолы, полихлордиоксины, требующие гигиенического нормирования.

Многие традиционные дезинфицирующие средства обладают относительно ограниченным спектром микробоцидной активности, что особенно характерно для препаратов фенольной группы. Лишь немногие дезинфектанты обладают непосредственно спороцидным эффектом, практически все они эффективны при дезинфекции спорообразующих микроорганизмов, находящихся в вегетативной форме. В то же время известные факты биотерроризма были основаны на использования спор высокопатогенных бактерий сибирской язвы.

Традиционные дезинфектанты в применяемых дозах являются сильными токсикантами для людей и полезной биосферы, в связи с чем поиск эффективных соединений, обладающих спороцидным действием и безопасных для теплокровных, является крайне актуальным.

За рубежом и в нашей стране ведется интенсивный поиск и разработка новых более совершенных, эффективных, безопасных дезинфектантов на основании значительно повышенных требований: максимально широкий спектр антимикробного действия; высокая биологическая активность (максимальный биоцидный эффект при минимальных концентрациях в короткие сроки); минимальная токсичность для теплокровных (предпочтительны III и IV классы опасности по российской классификации); оптимальные физико-химические свойства в широком диапазоне температур (растворимость, стойкость к деструктивным факторам окружающей среды, в том числе солнечной радиации и аборигенной микрофлоры); возможность применения штатными средствами; стабильность при хранении; отсутствие побочного неблагоприятного действия на обрабатываемый объект и биосферу.

Перечень традиционных химических составов, применяемых сегодня для дегазации отравляющих веществ, представлен главным образом хлораминами, солями дихлоризоциануровой кислоты, гипохлоритами, щелочами и алкоголятами щелочных металлов. Все они применяются в виде водных или неводных растворов для дегазации зараженных поверхностей, в том числе и кожных покровов, путем протирания или орошения.

Общим недостатком существующих составов и средств дегазации объектов является высокая трудоемкость технологий и их низкая оперативность, связанные с необходимостью нанесения жидкой фазы дегазатора на обрабатываемую поверхность. В некоторых случаях результативность химических средств дегазации недостаточна ввиду впитывания жидких отравляющих веществ в различные материалы, например резину и лакокрасочные покрытия. Кроме того, собственные свойства боевых ОВ и особенности их поведения на различных материалах поверхностей объектов во многих случаях предполагают избирательное применение как дегазирующих составов, так и технических средств дегазации. Поэтому для достижения результативности дегазации необходимо предварительное установление типа ОВ или проведение нескольких обработок различными составами.

Несмотря на то, что многие химические дегазирующие составы обладают сильными дезинфицирующими свойствами и активно в этом качестве применялись (гипохлориты, хлорамины), а отдельные дезинфектанты эффективно разлагают молекулы ОВ, в настоящее время не разработаны универсальные рецептуры и методы их использования, пригодные и для дегазации и для дезинфекции различных объектов. Разработка универсальной рецептуры особенно актуальна для противодействия актам химического и биологического терроризма.

В этом же контексте в США большое внимание уделяется применению дезинфицирующих средств в виде аэрозолей, дымов и пен, обладающих объемным действием, позволяющим обеззараживать внутренние объемы крупных городских объектов.

Однако объемное применение дезинфектанта и дегазатора требует разработки соответствующих препаративных форм с учетом способа создания аэрозоля (жидкокапельный, пылевидный, дым), размера частиц, скорости массообмена со средой (испарение, увлажнение, агрегация), вязкости и других его физико-химических параметров, а также использования соответствующего диспергирующего оборудования (генераторов аэрозоля).

Поэтому необходима универсальная композиция, обеспечивающая эффективную дегазацию и дезинфекцию внутренних, в том числе замкнутых объемов подвижных объектов, зданий и сооружений.

Предшествующий уровень техники

Одним из наиболее известных дезинфицирующих средств является перекись водорода и препараты на ее основе. Представителем данной группы средств является дезинфицирующее средство, содержащее перекись водорода, лаурилсульфат магния, глицерин, олеат натрия, динатриевую соль этилендиаминтетрауксусной кислоты (ЭДТА), натрий бензоат и воду (RU 2108810 С1, 1998). Данное средство предназначено для обеззараживания поверхностей помещений, санитарно-технического оборудования, белья, изделий медицинского назначения и не обладает достаточной эффективностью. Для человека и животных оно токсично.

Широко известны бактерицидные композиции, содержащие лантоцин и хелатирующий агент, обладающие повышенной активностью. Хелатирующими агентами могут являться, например, этилендиаминтетрауксусная кислота (ЭДТА), ее соли, этиленгликольтетрауксусная кислота и цитрат (US 5260271, 1993; US 5334582, 1994).

Известен бактерицид, представляющий композицию, включающую полученный в кислой среде комплекс металла с α-аминокислотой, а также дезинфектант (US 6242009, 1999).

Как известно из литературы, ионы металлов также обладают определенным бактерицидным действием, в частности ионы серебра. Следует также отметить, что в US Pat. №6242009 приведены в качестве перспективных соединения мышьяка и селена, чья антибактериальная активность может быть обусловлена высокой токсичностью по отношению ко всем живым организмам, включая человека. Сильные дезинфицирующие вещества (хлоргексидин, перекись водорода), вводимые в качестве дополнительных компонентов к описанным в US Pat. №6242009 комплексам, несомненно, способны усиливать своим присутствием активность препарата.

Описаны также бактерицидные композиции, включающие в качестве действующего вещества цетилтриметиламмоний хлорид (DE 4326866, 1995; US 5206016, 1993; US 5575991, 1996).

Представляет интерес антисептическое средство, включающее в качестве действующего вещества цетилтриметиламмоний хлорид, минеральную или органическую кислоту и растворитель (RU 2118174 С1, 1998). Это средство обладает бактерицидной активностью в отношении грамотрицательной микрофлоры и не обладает достаточной эффективностью при кишечных и капельных инфекциях бактериальной и вирусной этиологии, а также при сибирской язве.

Известно дезинфицирующее средство, содержащее активно действующее вещество - перекисное соединение, поверхностно-активное вещество, хелатный комплекс и растворитель (RU 2061497, 1996). Данное средство является эффективным при использовании только при положительных температурах 18-25°С. Продолжительность инактивации бактерий варьирует в интервале 5-30 мин.

Комплексные соединения металлов являются перспективными дезинфицирующими. Они являются бактерицидными реагентами с широким спектром противобактериального действия, необратимо подавляют патогенную микрофлору.

Известен способ газовой дезинфекции, включающий использование камер из синтетических пленок, в которые подается сжиженный газ - смесь окиси этилена с бромистым метилом (авт. свид. №703105). Обеззараживанию подвергается шерсть, содержащая различные виды микроорганизмов - неспорообразующие (E.coli, staph aureus), спорообразующие (Вас. Authracis), вирусные инфекции (вирус гепатита утят, вирус болезни Ауэски). Окись этилена может также применятся для дегазации, однако она является пожаро- и взрывоопасным веществом.

Путем свободного испарения бромистого метила обрабатывают зерно в силосовых элеваторах против вредителей (авт. св. 793546), но не против патогенных микроорганизмов.

Известен способ дегазации хлорпикрина, заключающийся в том, что зараженные им помещения, предметы и непосредственно хлорпикрин подвергают одновременному воздействию двуокиси серы и этилового или другого спирта путем сжигания серы, выделения сернистого ангидрида из сернистокислых солей и испарения спирта (авт. св. №49622).

Известен состав, предназначенный для дегазации складских помещений от полигалоидированных пестицидов, включающий этиловый эфир этиленгликоля, бифункциональный амин алифатического ряда, неорганическое основание, ПАВ, соль одновалентной меди и воду (авт. св. №503580).

Наиболее близким техническим решением к заявляемому составу является дезинфицирующий состав, включающий жидкую соль металла, в частности титана, и вспомогательные вещества, например растворитель. В качестве растворителя используют дистиллированную воду (пат РФ №2226109, варианты). Известное средство сложное по составу, трудоемкое в изготовлении.

Раскрытие изобретения

Задачей, решаемой изобретением, является создание универсального, полифункционального (дегазирующего и дезинфицирующего) препарата, обладающего высокой дегазирующей, вирулицидной и спороцидной активностью, малотоксичного и безопасного в применении, с возможностью использования его в широком диапазоне положительных и отрицательных температур, пригодного для хранения в течение длительного времени.

Технические результаты от использования изобретения, обусловленные решением поставленных задач, достигаются за счет использования состава для дегазации и дезинфекции закрытых помещений, содержащего жидкую соль металла и вспомогательное вещество. В качестве соли металла используют четыреххлористый титан, а в качестве вспомогательного вещества используют низкокипящий растворитель, например фреон, гексан, хлористый метилен, при следующем соотношении компонентов, об.%:

четыреххлористый титан	20-40
растворитель	80-60

Предлагаемый состав по сравнению с аналогом обладают более широкой сферой применения, так как в виде пароаэрозольной смеси эффективно дегазирует и дезинфицирует внутренние объемы и поверхности расположенных внутри них предметов независимо от их геометрии и пространственного размещения, экологически безопасен и малотоксичен.

В отношении показателей дезинфицирующей способности можно констатировать, что предлагаемые составы являются самодостаточными и не требуют введения дополнительных дезинфицирующих средств.

Соотношение ингредиентов в предлагаемых составах подобрано таким образом, чтобы обеспечивались оптимальные технологические характеристики препарата и при этом не снижались стабильные свойства.

Предлагаемые интервалы значений концентраций ингредиентов в составах обусловлены достижением указанной выше дегазирующей, вирулицидной и спороцидной активности композиции.

Примеры осуществления изобретения

Пример 1. Методика приготовления состава

Состав: растворитель, например фреон - 113, четыреххлористый титан. Растворитель предварительно подвергается осушке, например, добавлением осушающего реагента или другим способом. В стеклянной емкости смешиваются фреон - 113 и четыреххлористый титан в заданных соотношениях (табл.1). Можно использовать емкости из другого материала. Смесь расфасовывается в сухие герметичные емкости из темного стекла, обеспечивающие необходимую длительность хранения.

Полученный раствор представляет собой прозрачную бесцветную, сильно дымящую на воздухе жидкость, плотность d₂₀=1,630.

Заявленные составы с использованием различных растворителей сведены в табл. 1.

Таблица 1Состав для дегазации и дезинфекции
№	Компоненты состава, об.%
TiCl4	С2Cl3F3	С6Н14	СН4Cl2
1	33	67	-	-
2	20	80	-	-
3	40	60	-	-
4	35	-	65	-
5	20	-	80	-
6	40	-	60	-
7	33	-	-	67
8	20	-	-	80
9	40	-	-	60

Все композиции представляют собой бесцветные прозрачные подвижные жидкости, дымящие на воздухе.

Пример 2. Выявление и оценка дегазирующей способности заявляемого состава по отношению к ОВ типа VX

Применялся состав по примеру 1, представляющий собой прозрачную жидкость, объемом 0,65 мл, находящийся в запаянной стеклянной ампуле.

На стальную пластину с нанесенными слоями грунтовки АК-070 и эмали ХВ-518 площадью 0,0025 м² наносили равномерно мелкие капли ОВ типа VX общей массой 2,5 мг и выдерживали 1 час при комнатной температуре. Таким образом получали исходную зараженность пластины (А^*, г/м²). Количество нанесенного ОВ дополнительно контролировали по методике АЛ-4М (Руководство по работе в радиометрической и химической лаборатории АЛ-4М, М., Воениздат, 1984). Средние значения А^* составили 0,91 г/м².

Дегазацию условных объектов заявленным составом проводили следующим образом.

Несколько зараженных пластин размещали в лабораторном эксикаторе, емкостью 3 дм³, в различном положении: горизонтально и вертикально. Ампулу с составом №1 помещали на дно эксикатора, вскрывали, после чего происходило интенсивное испарение состава и образование пароаэрозольной смеси. Визуально контролировали одновременное воздействие пароаэрозольной смеси на все размещенные в эксикаторе пластины в течение заданного времени. После этого зараженные пластины извлекали из эксикатора и определяли остаточное количество ОВ типа VX на обработанной поверхности по той же методике (А, г/м²). Через 45 мин она оказалась равной 0,0049 г/м² или 0,54% от исходной. Дегазирующую способность заявленного состава оценивали как отношение . В аналогичных опытах с невпитывающими поверхностями (сталь, алюминий, стекло) отношение более 200 достигается быстрее.

Аналогичные результаты получены при использовании всех составов, указанных в табл. 1.

В результате проведенного эксперимента было установлено следующее:

1. Заявляемый состав в виде пароаэрозольной смеси обладает дегазирующей способностью по отношению ОВ типа VX, находящемся на различных поверхностях, в том числе и впитавшемся в лакокрасочной покрытие, независимо от пространственного размещения зараженной поверхности.

2. С использованием всех заявляемых составов (№1-6) возможно достижение необходимой эффективности дегазации ОВ типа VX путем использования стандартных технологических приемов (увеличение времени воздействия, кратность обработки и т.п.).

3. При использовании одного четыреххлористого титана (сравнительный пример №7) не удается достигнуть поставленной цели.

Пример 3. Определение и оценка дегазирующей способности заявляемого состава по отношению к пластинам, зараженным зоманом.

Проведен эксперимент аналогично примеру 2, однако в связи с относительно высокой летучестью зомана в контрольных опытах определяли снижение плотности заражения стальных пластин за счет естественного испарения отравляющего вещества, а также контролировали зараженность воздуха над поверхностью стальных пластин.

Результаты определения остаточного количества ОВ на поверхности условных объектов после их контакта с пароаэрозольной смесью, образующейся при вскрытии ампул с заявленным составом, приведены в табл. 2.

Таблица 2Определение дегазирующей способности состава №1 по отношению к зоману
Объект обработки	Положение пластин
самодегазация через 60 мин	обработка составом в течение 45 мин
Стальная пластина, покрытая ЛКП	вертикально		280,0
горизонтально	85	120,0
Стекло	горизонтально	216	Более 1000

Контроль зараженности воздуха над поверхностью стальных пластин с помощью штатной индикаторной трубки ИТ-44. Без применения композиции установлено наличие смертельных концентраций паров зомана в объеме эксикатора и над поверхностью пластин. После применения заявленного состава в виде пароаэрозольной смеси наличие паров зомана в объеме эксикатора не выявлялось, над поверхностью пластин обнаруживали зоман в малоопасных концентрациях. На поверхности стекла зоман был ликвидирован практически полностью.

Аналогичные результаты получены при использовании всех составов, указанных в табл. 1.

Вывод. Содержимое заявленного состава в виде пароаэрозольной смеси эффективно дегазирует пары зомана и капли зомана, находящиеся на металлических объектах, покрытых ЛКП.

Пример 4. Определение и оценка дегазирующей способности заявляемого состава №1 на коже лабораторных животных, зараженных ОВ типа VX.

Определяли средне-смертельные дозы, в мг/кг, без дегазационной обработки (DL_50к) и при проведении дегазации заявляемым составом (DL_50оп) с последующим расчетом коэффициента ослабления

Исследование проведено в опытах на здоровых белых крысах, исходная масса животных - 160-190 г. Для моделирования дегазационной обработки в качестве закрытого объема (камеры) был использован круглый стеклянный кристаллизатор (высота - 8,5 см; диаметр - 30 см; объем - 6 дм³).

На спине животных на участке 4×4 см шерстный покров удалялся стрижкой ножницами, крысы фиксировались в станках, отравляющие вещества наносились на выстриженный участок кожи с помощью микрошприца.

При проведении опытов для определения DL_50к сразу же после нанесения ОВ крыса, зафиксированная в станке, помещалась в отдельный кристаллизатор, который герметизировался крышкой. Через 20 мин кристаллизатор открывали и станок с животным помещали в вытяжной шкаф на 4 часа, после чего животное освобождалось из станка и помещалось в террариум.

Для определении DL_50оп через 2-4 сек после помещения зараженного животного в кристаллизатор с помощью стеклянного шприца на дно кристаллизатора наливали 0,6 мл заявляемого состава и герметизировали крышкой. Через 20 мин станок с животным помещали в вытяжной шкаф на 4 часа, после чего животное освобождалось из станка и помещалось в террариум.

Наблюдение за животными проводили в течение 14 дней. В ходе наблюдения регистрировали признаки интоксикации и время их появления, количество павших животных, время наступления гибели (табл.3).

Значения DL_50к и DL_50оп определяли с использованием таблиц «Практического пособия по ускоренному определению средних эффективных доз и концентраций биологически активных веществ» (В.Б.Прозоровский, 1994).

Таблица 3Результаты исследования с веществом VX
Применение заявляемого состава	Доза заражения, мг/кг	Количество крыс в опыте, всего/пало	DL50, мг/кг
Без дегазации	0,126	3/1	0,18±0,45
0,158	3/1
0,200	3/2
0,250	3/2
Состав №1	1,00	4/1	1,35±0,16
1,26	4/2
1,58	4/2
2,00	4/4
		7,5

Аналогичные результаты получены при использовании всех составов, указанных в табл. 1.

Выводы. Установлена высокая дегазирующая эффективность заявляемого состава в отношении вещества VX: в выбранных условиях он обеспечивает ослабление токсического эффекта (увеличение средне-смертельной дозы ОВ для крыс) при накожной аппликации в 7,5 раза.

Пример 5. Исследование дезинфекционной активности заявляемого состава в отношении вегетативных и споровых микроорганизмов.

В эксперименте применялись культуры вегетативная Rhodococcus globerulus шт. OS-1 (A₁) и споровая Bacillus thuringiensis sub. sps. Kurstaki шт. Z-52.

Культура A₁ представляет собой грам-положительные палочки овальной формы.

Культура Z-52 представляет собой спорокристаллический комплекс.

Для выращивания культур микроорганизмов и получения свежих газонов и суспензии клеток использовали стандартные микробиологические процедуры.

В качестве тест-поверхностей использовали пластины окрашенного алюминия площадью - 8×8 см, поверхности промывали, очищали и стерилизовали. Стерилизацию проводили, выдерживая материалы в 6%-ном растворе Н₂O₂ в течение 20 мин. Культуры микроорганизмов в виде рабочей суспензии в количестве 0,5 мл наносили на стерильную поверхность тест-пластинки, которые помещали в эксикатор.

Дезинфицирующую активность заявляемого состава определяли путем обработки пластин из окрашенного алюминия пароаэрозольной смесью заявляемого состава, результаты представлены в табл.4 и 5.

Таблица 4Результаты экспериментов по воздействию заявляемого состава на культуру Z-52, нанесенную на окрашенные алюминиевые пластины
Время воздействия, мин	Концентрация спор в наносимой суспензии культуры Z-52, спор/мл	Концентрация спор культуры Z-52, спор/см2	% гибели клеток по отношению к концентрации клеток, смытых с контрольных пластин
смытых с контрольных пластин	смытых с обработанных пластин
120	7,1·108	3,1·104	560	98,2 (log=1,74)
˜1·107	0,9·104	7	99,9 (log=3,16)
˜1·106	2,9·102	5	98 (log=1,76)
˜1·105	0,4·102	0	100 (log=1,67)
˜1·104		0	100
˜1·103		0	100

Клетки споровой культуры Z-52, нанесенные на поверхность алюминиевой пластины с концентрацией не более 10⁵ спор/мл, в результате обработки заявляемым составом в течение 2 часов теряют свою жизнеспособность полностью. При увеличении количества нанесенной суспензии культуры Z-52 на пластине обработка заявляемым составом снижает концентрацию клеток на 2 десятичных порядка.

Таблица 5Результаты экспериментов по воздействию заявляемого состава на вегетативную культуру A1, нанесенную на алюминиевые пластины
Время воздействия, мин	Концентрация клеток в наносимой суспензии культуры A1, кл/мл	Концентрация клеток культуры A1, кл/см2	% гибели клеток по отношению к концентрации клеток, смытых с контрольных пластин
смытых с контрольных пластин	смытых с обработанных пластин
120	˜1·108	0,5·105	0,5·103	99 (log=2,0)
˜1·107	0,8·104	1,1·102	98,7 (log=1,88)
˜1·106	0,5·103	0	100 (log=2,74)
˜1·105	0,5·102	0	100 (log=1.76)
˜1·104	0,6·101	0	100 (log=0.78)

Из полученных данных можно сделать вывод, что клетки вегетативной культуры A₁, нанесенные на поверхность пластины из алюминия при концентрации не более 1·10⁶ кл/мл, при обработке заявляемым составом в течение 2 часов теряют свою жизнеспособность полностью.

Так, при воздействии препаратов на открытую поверхность свежезасеянных газонов споровой и вегетативной культур при нанесенной концентрации 10⁵ и 10⁶ кл/мл соответственно наблюдается 100%-ная гибель микроорганизмов при времени выдержки от 20 до 120 минут.

Аналогичные результаты получены при использовании всех составов, указанных в табл. 1.

Пример 6. Оценка дезинфицирующей активности заявляемого состава в отношении вируса Синдбис (штамм А₃-574).

Исследование проводили по общепринятому в дезинфекционной практике методу тест-объектов в условиях комнатной температуры (20,0±0,5)°С. В качестве тест-микроорганизма использовали вирус Синдбис (штамм А₃ 574) с исходной активностью 9,0 lg ТЦПД_50/мл.

Хлопчатобумажные тест-объекты размером 5×5 см инфицировали вируссодержащей суспензией. После подсушивания тест-объекты подвешивали на специальный каркас, который помещали в герметичный стеклянный эксикатор объемом 6 дм³. Концентрация заявляемого состава в эксикаторе составила 10 мл/м³.

Через 45 и 90 мин тест-объекты извлекали из эксикатора, помещали в пробирки с элюирующей жидкостью, в качестве которой использовался раствор Хенкса с 2% сыворотки, пробы исследовали на наличие жизнеспособного вируса. Биологическую активность (концентрацию) вируса до и после воздействия дезинфицирующего препарата, а также в контрольных пробах определяли по методу Кербера в модификации И.П.Ашмарина и А.А.Воробьева.

Вирулицидность заявляемого состава оценивали как логарифм отношения концентраций (биологической активности) вируса до и после его воздействия.

Результаты опыта представлены в табл. 6.

Таблица 6Дезинфицирующее действие заявляемого состава на вирус Синдбис (штамм А3-574)
Оцениваемые параметры препарата	Экспозиция, мин
45	90
Снижение концентрации вируса, Δ lg ТЦПД50/мл	4,5	5,25
Примечание. - Исходная активность вируса на тест-объекте составила 5,25 lg ТЦПД50/мл

Заключение. Вирус Синдбис (штамм А₃-574) полностью инактивируется заявляемым составом при расходе 10 мл/м³ после экспозиции 90 мин в условиях комнатной температуры (20,0±0,5)°С.

Аналогичные результаты получены при использовании всех составов, указанных в табл. 1.

Состав для дегазации и дезинфекции, содержащий соль металла и вспомогательное вещество, отличающийся тем, что в качестве соли металла используют жидкий четыреххлористый титан, а в качестве вспомогательного вещества используют низкокипящий растворитель, например фреон, гексан, хлористый метилен, при следующем соотношении компонентов, об.%:

четыреххлористый титан	20-40
растворитель	остальное